Lista zaopatrzenia Gabrielle Nevitt na jej pierwszy antarktyczny rejs badawczy w 1991 roku zawierała kilka zdecydowanie dziwnych pozycji. Ogromne latawce i kadzie z płynem o rybim zapachu nie będą problemem, powiedział jej macho, wykonawca z Narodowej Fundacji Nauki. Potem poprosiła o setki pudełek superchłonnych tamponów. „On tylko jakby się jąkał”, wspomina Nevitt, drobna brunetka, która była wtedy 31-letnim post-doc z zoologii na Uniwersytecie Cornella. „Potem powiedział, 'Uh, nie sądzę, że mogę dostać te dla Ciebie, proszę pani'. „Więc Nevitt sama wciągnęła je na pokład i zabrała się do pracy. Miała nadzieję zwabić albatrosy i petrele z otwartego morza zapachem kolacji, tak jak uliczny sprzedawca jedzenia może kusić przechodniów gorącym preclem. Zanurzyła tampony w ostrych związkach występujących w rybach morskich i małych skorupiakach zwanych krylem, a następnie starannie przymocowała solankową przynętę do przypominających spadochrony latawców, które puściła z tylnego pokładu. Potem czekała.
To był dziwaczny eksperyment, i to nie tylko z powodu tamponów. Przez ponad sto lat prawie wszyscy wierzyli, że zmysł węchu jest słabo rozwinięty lub nie istnieje u większości ptaków. Nikt nigdy w pełni nie zbadał, w jakim stopniu rurkonose procellariiformes – petrele, albatrosy i shearwaters – wykorzystują swój węch do wskazywania ofiar w rozległym, pozbawionym cech charakterystycznych oceanie. Te długowieczne ptaki spędzają prawie całą swoją egzystencję na morzu, wznosząc się na setki do tysięcy mil w poszukiwaniu ciągle zmieniających się ławic kryla, ryb i kałamarnic. W dniu, w którym Nevitt przeprowadziła swój eksperyment, dziesiątki z nich podleciały tak blisko, że obawiała się, że zaplączą się w linkę i utoną. Więc uziemiła latawce i improwizowała, wypuszczając do wody olej roślinny, którego część była nasycona związkami rybnymi. Albatrosy i petrele przyleciały do śmierdzących plam. Była podekscytowana. Ale nadal nie miała pojęcia, w jaki sposób używają one węchowych wskazówek, by namierzyć swoją efemeryczną zdobycz. „Byłam naprawdę zapalona, by to odkryć, więc nie poddawałam się” – mówi Nevitt. „Wiedziałam, że wkrótce wrócę na kolejny rejs.”
Nevitt ma teraz 53 lata i jest profesorem na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis. Jest kobietą z obsesją na punkcie zapachów. Jako szefowa laboratorium ekologii sensorycznej spędziła ostatnie dwie dekady na badaniu, w jaki sposób zdolność ptaków morskich do wykrywania zapachów jest kluczem do ich przetrwania. Nevitt miała szczęście pojawić się w terenie w momencie, gdy prowadziła kilka pionierskich badań nad węchem ptaków. Jednak zmiana długo utrzymywanych przekonań wymaga czasu, a społeczność naukowa nie jest tu wyjątkiem. Dziesiątki propozycji grantów Nevitta zostało odrzuconych z powodu błędnego przekonania o braku węchu ptaków. Jeden z urzędników zadzwonił kiedyś, by powiedzieć, że jej wniosek był najgorszym, jaki kiedykolwiek widział. „Twój pomysł, że ptaki mogą czuć zapachy, jest niedorzeczny” – powiedział. „To nigdy nie zostanie sfinansowane, więc przestań marnować swój czas”. Zignorowała go, a jej wytrwałość i pomysłowe metody zainspirowały innych, którzy podzielają jej fascynację.
„Gaby była bardzo wpływowa”, mówi Julie Hagelin, biolog przyrody z Departamentu Ryb i Gier na Alasce, która przeprowadziła kilka badań nad rolą zapachu w zachowaniu ptaków. „Jej praca popchnęła mnie do przodu i pomogła mi rozwinąć kilka pomysłów”. Nevitt, Hagelin i inni tropiciele ptasiej węchowatości przebrnęli przez krytykę, porażkę, a nawet obrażenia ciała w swoim dążeniu do obalenia jednego z najbardziej wszechobecnych mitów biologii. „W nauce”, mówi Nevitt, „czasami na nowo odkrywamy to, co oczywiste.”
Nevitt może winić Johna Jamesa Audubona, ze wszystkich ludzi, za niedowierzanie, które znosi. W latach dwudziestych XIX wieku słynny przyrodnik postanowił udowodnić, że sępy indyki używają swojego doskonałego wzroku, a nie nozdrzy, by znaleźć padlinę. Wypchał skórę jelenia trawą i dodał gliniane oczy, zaszył podróbkę i umieścił ją na łące z nogami w powietrzu. Patrzył, jak sęp rzuca się na nią. Oszukany ptak wyrwał oczy i rozerwał szwy, po czym odleciał, nie znalazłszy mięsa. Później Audubon umieścił martwą świnię, której tusza cuchnęła zgnilizną w lipcowym upale, w wąwozie i przykrył ją zaroślami. Tym razem sępy krążyły, ale nie zlatywały. Wyniki były „w pełni rozstrzygające”, napisał. Sępy nie szukały pożywienia po zapachu.
Ego Audubona oberwałoby, gdyby dożył chwili, gdy Kenneth Stager poddałby swoje odkrycia próbie. W 1960 roku Stager, ornitolog z Muzeum Historii Naturalnej Hrabstwa Los Angeles, wykazał, że sępy preferują świeższe tusze – zazwyczaj nie starsze niż cztery dni – od tych zepsutych, które Audubon ukrywał. Stager zidentyfikował również specyficzny zapach, który przyciąga sępy do padliny, z pomocą inżynierów gazu ziemnego, którzy powiedzieli mu, że podążają za ptakami do pękniętych rurociągów. Okazało się, że rozkładające się zwłoki wydzielają merkaptan etylowy, ten sam związek siarkowy, który dodaje się do gazu ziemnego, by ludzie mogli wywęszyć wyciek (i który nadaje moczowi szparagożerców charakterystyczny zapach zgniłych jajek). Stager zburzył teorię Audubona. Mało kto to zauważył.
Jeśli Stager był wczesnym zwolennikiem ptasiej węchowości, jego współczesna Bernice Wenzel szybko stała się pionierką. Profesor fizjologii na UCLA, Wenzel dzieliła zamiłowanie do wędrówek z gołębiami, które studiowała. W 1965 roku skorzystała z zaproszenia, by pojechać do Japonii i przedstawić referat na konferencji International Symposium on Olfaction and Taste na temat tego, jak gołębie mogą wykrywać zapachy. Za każdym razem, gdy wystawiała ptaki na działanie zapachowego powietrza, ich tętno wzrastało. Podłączając elektrody bezpośrednio do cebulek węchowych ptaków, zauważyła, że sygnał wzrastał za każdym razem, gdy poczuły one powiew pachnącego powietrza. „Pomyślałam: 'Na litość boską, to bardzo interesujące. Chyba pojadę do Tokio i wygłoszę na ten temat referat” – mówi Wenzel. „Później, nieuchronnie, jak to mają w zwyczaju szaleni naukowcy, ptasia węchowość stała się moim głównym zainteresowaniem, a wszystko inne zostało odsunięte na bok”. Teraz 92, Wenzel’s chwiejny głos i aureola białych włosów uwierzyć jej zapał: Wertuje czasopisma naukowe w poszukiwaniu najnowszych prac na temat węchu i sama jeździ na konferencje naukowe, w których bierze udział.
W ciągu następnych 25 lat Wenzel rozpoczęła badania nad węchem w kraju i za granicą. Powtórzyła testy z elektrodami na kruku, sępie, krzyżówkach, kanarkach, przepiórkach bobrowych i strzyżykach. „Każdy ptak, którego testowaliśmy, wykazywał jakieś funkcje węchowe” – mówi. Jej badania terenowe w Nowej Zelandii wykazały, że kiwi, jedyny ptak, który ma nozdrza na końcu dzioba, a nie u jego nasady, wywąchuje swoją zdobycz w postaci dżdżownic. Narodowa Fundacja Nauki odrzuciła jej prośbę o odwiedzenie stacji antarktycznej – naukowcy musieli dzielić pokoje, a nie pozwolono jej spać z mężczyzną – więc badała ptaki morskie bliżej domu. U wybrzeży południowej Kalifornii wypuściła zapachy różnych substancji, od olejów rybnych po tłuszcz z bekonu, i odkryła, że dwa ptaki morskie, fulmary północne i strzyżyki, były najbardziej przyciągane do zapachów. „Co było szczególnie zauważalne, to fakt, że w mglisty poranek fulmary wyłaniały się z mgły pod wiatr i latały w kółko, jakby chciały powiedzieć: 'Gdzieś tu musi być ryba'” – wspomina Wenzel. „To przekonało nas, że jest to naprawdę ważna koncepcja, którą powinniśmy się zająć.”
Wenzel przeszła na emeryturę w 1989 roku, ale zanim to zrobiła, jej przekonanie zainspirowało innego młodego badacza do kontynuowania pracy nad śliską materią zapachu ptaków. Wenzel przemawiała na konferencji w Norwegii w tym samym roku, a Nevitt był na widowni. „Bernice była tak zawzięta, pełna pasji i przekonana, że ptaki mogą czuć zapachy” – mówi Nevitt, która w tym czasie pisała pracę doktorską na temat węchu łososia. „To naprawdę zrobiło na mnie wrażenie.”
Do 1992 roku Nevitt był z powrotem na morzu, jadąc na szorstki sztorm w pobliżu Półwyspu Antarktycznego. Huraganowe wiatry wiały. Deszcz i śnieg obijały statek. Fale osiągały 40 stóp. Pod pokładem Nevitt przymocowała swoje krzesło do biurka za pomocą linki bungee, aby się nie przewróciło, gdy stukała w komputer. Nagle statek przechylił się, a linka pękła. Nevitt przeleciała przez pokój, uderzyła w metalową szafkę z narzędziami i została znokautowana. Obudziła się z potwornym bólem spowodowanym rozerwaną nerką. Przez resztę rejsu leżała na swojej pryczy, nie mogąc się ruszyć bez pomocy, słuchając kasety Mary Chapin Carpenter, aby zachować przytomność.
Przykre, ale kontuzja doprowadziła do szczęśliwego spotkania. Kiedy tydzień później statek w końcu zadokował, Nevitt został na pokładzie, podczas gdy inna ekipa naukowa ładowała swój sprzęt i przygotowywała się do nowej podróży. Tim Bates, chemik atmosferyczny z NOAA, wszedł do jej kabiny. Badał on siarczek dimetylu, czyli DMS, gaz emitowany przez fitoplankton, mikroskopijne rośliny żyjące na powierzchni oceanu. Bates interesował się tym gazem, ponieważ może on pomóc w walce ze zmianami klimatu; przyczynia się on do powstawania chmur, które odbijają ciepło. Zaczął kalibrować swój sprzęt, gdy rozmawiali. Nevitt, która sama ma wyostrzony zmysł powonienia, natychmiast wyłapała aromat przypominający ostrygi na połówkach muszli. Poczuła dreszczyk podniecenia. Wiedziała, że gaz jest uwalniany, gdy kryl – główne źródło pożywienia dla ptaków morskich – pożera fitoplankton. „Czytałam o DMS,” mówi. „Ale nigdy nie przyszło mi do głowy, że to może mieć zapach.”
Wszystko zatrzasnęło się w miejscu. Ptaki wyłapują ślad DMS i podążają nim do ławic kryla. Kiedy Bates pokazał jej mapę pióropuszy DMS, Nevitt zauważyła, że są one bardziej skoncentrowane w obszarach z formacjami geograficznymi w pobliżu powierzchni oceanu. „Mogłam zobaczyć szczyty i doliny DMS nad przerwami w szelfie, górami podwodnymi i innymi podwodnymi elementami, i zdałam sobie sprawę, że powierzchnia oceanu nie jest dla ptaków pozbawiona cech charakterystycznych” – mówi. „Mają one swoją własną mapę, krajobraz zapachowy, w powietrzu nad wodą”. To był, mówi Nevitt, rodzaj momentu „aha”, dla którego żyją naukowcy.
Musiała to jeszcze udowodnić, choć. Cztery miesiące później Nevitt wróciła na wody Antarktydy, by przetestować swoją teorię. Jej statek, RRS James Clark Ross, uratował załogę innego statku, który się zapalił, i eskortował uszkodzoną jednostkę do portu. To sprawiło, że podróż przebiegała powoli, ale Nevitt wykorzystała okazję. Zwerbowała dodatkowych pasażerów do pomocy przy eksperymencie, który byłby niemożliwy przy pełnej prędkości. Wypuściła w powietrze aerozole DMS i substancji kontrolnych, a ochotnicy liczyli ptaki morskie, które zawróciły w stronę łodzi. Zadziałało – skierowały się w stronę pióropuszy DMS. Udowodniła, że gaz przyciąga ptaki morskie o rurkowatych nosach do ich kolacji na otwartym morzu.
Nie jest niczym zaskakującym, że błędne twierdzenie Audubonu utrzymywało się tak długo. Ptaki mają krzykliwe upierzenie, śpiewają melodyjne piosenki, wykonują dramatyczne rytuały godowe. Wzrok i słuch są oczywiście ważne. Ale węch? Ptaki nie mają nosów, ani nie wąchają wszystkiego tak jak psy. Brakuje im narządu womeronasalnego, którego większość ssaków, płazów i gadów używa do wykrywania cząsteczek zapachu. A sprzęt do wąchania, który posiadają, może być trudny do znalezienia: Wiele gatunków posiada mikroskopijne cebulki węchowe, struktury w przodomózgowiu, które odbierają sygnały zapachowe z jamy nosowej.
Nic dziwnego, że w 2008 roku, kiedy doktorantka Danielle Whittaker z Indiana University po raz pierwszy zaproponowała zbadanie, jak pachną junaki ciemnookie, profesor, któremu się zwierzyła, Jim Goodson, był przerażony. „Pomyślałem, że to monumentalna strata czasu” – mówi Goodson, neurobiolog badający ptasie mózgi. „Kręgowce, które kładą nacisk na węch, mają bardzo wyraźne cebulki węchowe z przodu mózgu, czasami zwisające na długich szypułkach, jak u wielu ryb. Ale nie widać nawet guzka na mózgu junco.”
„To tylko pokazuje”, mówi, „pozory mogą mylić.”
W rzeczywistości, każdy testowany ptak przeszedł test węchu. Wszystkie 108 gatunków przebadanych w przełomowym badaniu z 1968 roku posiadało cebulkę węchową; tkanka ta zajmowała zaledwie 3 procent mózgów ptaków śpiewających i aż 37 procent mózgów ptaków morskich. Najnowsze badania molekularne potwierdzają te ustalenia. W 2008 roku badacze przyjrzeli się dziewięciu gatunkom, które reprezentują siedem głównych gałęzi ptasiego drzewa genealogicznego. Odkryli, że wielkość cebulki koreluje z liczbą genów kodujących receptory węchowe, które wykrywają zapachy. Innymi słowy, większa struktura równa się więcej genów. Dwa nocne ptaki, kakapo i kiwi, znalazły się na szczycie listy z ponad 600 genami związanymi z węchem, podczas gdy kanarki i niebieskie sikorki miały ich o jedną trzecią mniej. (Ludzie mają ich około 400.)
Biolodzy ogólnie zakładają, że zwierzęta z większymi cebulkami węchowymi i większą liczbą genów receptorowych mają silniejszy zmysł węchu. Niezwykła zmienność, jaką wykazują ptaki, może wynikać z przystosowań środowiskowych. Wyostrzony zmysł węchu nocnych kiwi może pomagać im w znajdowaniu pożywienia w nocy. Są też stosunkowo duże, rurkowate ptaki morskie z rodziny Nevitta. Ich anatomia powonienia obejmuje wydłużoną rurkę na górnym dziobie, doskonale przystosowaną do odbierania zapachów w zimnym, wietrznym klimacie, który rozdrabnia szlaki zapachowe. Jeden gatunek, albatrosy wędrowne, to pierzaste psy gończe, które mogą podążać za swoim nosem do jedzenia około 12 mil od punktu wyjścia, zygzakując pod wiatr, aby śledzić rozproszony pióropusz zapachu.
Małe maszyny zapachowe niekoniecznie skazują ptaka na słaby zmysł powonienia. Niebieskie sikorki odmówią wejścia do swoich skrzynek lęgowych, gdy złapią powiew chemicznej wskazówki łasic. Dla walczyków euroazjatyckich inny zapach działa jak alarm. Przestraszone pisklęta wymiotują obrzydliwie pachnącą pomarańczową cieczą, stając się prawdopodobnie mniej atrakcyjną przekąską dla potencjalnego drapieżnika; ich rodzice odbierają zapach, kiedy wracają i reagują ostrożnie, opóźniając osiedlenie się w gnieździe, gdzie mogą być łatwiejszym celem, jeśli maruder nadal czai się w pobliżu. Inny ptak śpiewający, szpak europejski, potrafi wykrywać i rozróżniać zapachy aromatycznych ziół, takich jak chryzantema przypominająca zapach mlecza. Samce wplatają te rośliny do swoich gniazd, aby przyciągnąć samice w sezonie lęgowym, jak mężczyzna nakładający wodę kolońską.
Zapach, oczywiście, jest tylko jednym z sześciu zmysłów ptaków (oprócz standardowych pięciu, niektóre gatunki mają wbudowany kompas magnetyczny). Nevitt odkrył, że nawet wśród nosów rurkowych stopień, w jakim polegają one na zapachu, jest różny. Większe, bardziej agresywne albatrosy i petrele olbrzymie podążają za DMS do pożywienia, ale używają również wskazówek wizualnych, takich jak inne ptaki żywiące się krylem. Ptaki gnieżdżące się w norach, takie jak mniejsze petrele białobrewe i błękitne, są bardziej wyczulone na chemiczny trop. Dzieje się tak prawdopodobnie dlatego, że wychowane w ciemności, zapachy dominują w ich wczesnych doświadczeniach sensorycznych. Gatunki gnieżdżące się w norach wykorzystują swoje nozdrza również do innych celów. Petrele nurkujące odróżniają swoje nory od setek podobnie wyglądających przez zapach, a priony antarktyczne wybierają swoich kolegów przez ich unikalne zapachy.
Dla bardzo wizualnych i słuchowych ptaków, takich jak auklety grzebieniaste, węch jest tylko częścią mieszanki. Ale dla juncos to może odgrywać znacznie większą rolę. Whittaker odkrył, że zapach oleju z junco preen, wydzielanego przez gruczoł u nasady ogona, różni się u poszczególnych osobników, a ptaki potrafią rozróżnić te rozbieżne zapachy. Te, których zapachy są najsilniej „podobne do samca” lub „podobne do samicy”, mają najwięcej piskląt, które przeżywają do lotu. W rzeczywistości zapach okazał się o wiele ważniejszy w czynieniu samców atrakcyjnymi niż inne czynniki, takie jak bielszy ogon, gdzie nie było korelacji. „Zapach jest prawdopodobnie bardziej wiarygodnym wskaźnikiem sukcesu reprodukcyjnego niż wskazówki wizualne” – mówi.
To może być prawdą również dla nowozelandzkich kakapo. Hagelin wykonane niektóre z pierwszych badań wykazujących wielkości kurczaka, krytycznie zagrożonych papug może pachnieć (słodki, silny zapach, że niektórzy mówią pachnie lawendy i miodu, że obie płcie produkują przechylił ją, że zmysł może być ważne). Teraz, szwajcarski naukowiec, świeżo upieczony doktor Anna Gsell, podjął gdzie Hagelin opuścił. Gsell identyfikuje związki i ma nadzieję stworzyć syntetyczną wersję zapachu najlepszych hodowców. Mniej udane mężczyźni spryskane z rzeczy może mieć większe szanse na wooing inaczej niezainteresowanych samic, zwiększając w ten sposób pulę genów. Z 124 ptaków lewo, potrzebują wszelkiej pomocy mogą dostać.
W zeszłym roku przedstawiciel handlowy próbował peddle Nevitt podręcznik zawierający zmęczony meme, że ptaki nie mogą pachnieć. Wyrzuciła go z biura. Nevitt i jej kohorty nie przekonały jeszcze wszystkich, ale słowo się rzekło.
Poza tym, Nevitt jest zbyt zajęta, by zająć się każdym naysayerem. Oprócz kontynuowania swoich długo trwających badań, żongluje kilkoma nowymi. Ssaki, w tym ludzie, zazwyczaj preferują potencjalnych partnerów, których układ odpornościowy różni się od ich własnego. Wyczuwają zapach wytwarzany przez geny funkcji odpornościowych, znane jako główny kompleks zgodności tkankowej (major histocompatibility complex). Nevitt i Scott Edwards, biolog ewolucyjny z Harvardu, rozpoczęli duże, wieloletnie badania, by sprawdzić, czy tak samo jest w przypadku petreli Leacha. Nevitt angażuje się również w badania nad klimatem, sprawdzając, jak straty ptaków morskich spowodowane globalnym ociepleniem mogą wpływać na produkcję kryla i fitoplanktonu oraz ogólny stan zdrowia oceanu. Ostatnio na jej wezwanie przyszła CIA. Współpracuje z agencją w celu zbadania, czy ptaki mogą wyczuć substancje lotne związane z plastikowymi materiałami wybuchowymi. „To dziwny świat” – mówi. Ale jasne jest, że Nevitt nie marnowała czasu.
Ta historia pierwotnie ukazała się w numerze styczeń-luty 2014 jako „The Sniff Test.”